[发明专利]自清洁钢化玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别是涉及常温常压纳米自清洁玻璃的离线和在线生产技术，尤其是常温自清洁钢化玻璃的制备方法。

背景技术

近年来，我国建筑玻璃工业迅猛发展，但是它的清洗方式却没有任何改变。人工清洗即不方便也不安全，另外，长期使用清洗剂不仅浪费资源，还将对环境带来污染，不符合目前国家倡导的环保、节约方针。自清洁纳米玻璃的出现带给了人们全新的玻璃清洗和维护方式。

研究表明，TiO₂薄膜具有自清洁的功能，在光照条件下，各种基体(包括玻璃、陶瓷、塑料等)表面的TiO₂能够分解吸附的有机物，避免有机污染物的附着，从而达到自清洁的效果。因此利用TiO₂制备的自清洁玻璃最为引人关注。如果大楼及场馆均安装有TiO₂涂层的玻璃，污染物不会在表面附着，可以改善城市的面貌，永保亮丽的色彩。

生产自清洁玻璃的方法有很多种，如：磁控溅射法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等等。中国发明专利申请(申请号：200610019338.7)提出采用磁控溅射技术制备自清洁玻璃，要经过500℃的高温热处理30～60分钟，虽然膜层具备良好的亲水性，但是成本高，难以推广应用，膜层的光催化活性在该发明中也未曾提及。而自清洁玻璃的自清洁效果不仅要具备良好的亲水性，而且同时要具备较高的光催化活性。中国发明专利申请(申请号：200610035099.4)曾提出一种具有可见光响应型的永久性自清洁玻璃及制备方法，先在洁净玻璃表面溅射二氧化硅薄膜，然后在纳米二氧化硅薄膜表面上溅射一层阴、阳离子共掺的改性二氧化钛薄膜，镀了双层薄膜的玻璃在500～600℃下退火，烧结炉中自然冷却即得。其中，这种制备自清洁玻璃的方法比较复杂，应用起来也很不方便。专利申请号：03113881.0的发明专利申请涉及到一种混晶纳米氧化钛玻璃的制备方法，其主要成分为金红石相纳米氧化钛、锐钛矿相纳米二氧化钛和二氧化硅，采用提拉法成膜。其中金红石相纳米氧化钛可以来源于金红石相纳米氧化钛浆料，也可以由锐钛矿相纳米氧化钛经热处理后相变得到。由于晶体结构的不同，混晶的存在可以有效地促进光生电子和空穴电荷的分离，从而提高制备的纳米二氧化钛薄膜的光催化特性。经实验证明，由该发明提出的方法制备得到的纳米二氧化钛自清洁玻璃具有良好的光催化特性和超亲水性。

利用溶胶-凝胶法和上述已有技术(磁控溅射法)制出的自清洁玻璃存在的共同问题是：

(1)具有很好的亲水性，但是光催化活性没有本质性的提高，而自清洁玻璃最关键的是这两项性能的共同提高才能实现真正意义上的自清洁。

(2)对超亲水膜的热处理温度低，而现有玻璃生产线中，适于修饰玻璃上超亲水膜的工艺步骤的温度均高于600℃，因此，发明中所提到的自清洁玻璃上超亲水膜的制备工艺不适合现有的玻璃生产线，且所得到的超亲水膜的强度较低，生产成本高，从而制约自清洁玻璃的产业化应用。

(3)可适用场合受限制，对于已经安装好的玻璃幕墙没有办法进行自清洁处理。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种高效紫外-可见光活性的自清洁钢化玻璃的制备方法，在清洗干净的玻璃表面制作纳米二氧化钛复合涂层，提高玻璃的自清洁能力，提供一种全新的玻璃清洗维护方式。

本发明的再一目的在于，克服已有技术中自清洁玻璃性能不稳定、诱导方式单一、热处理温度高且不适合现有的玻璃生产线、光催化活性低等问题，而提供一种多种方式诱导激发、性能稳定的自清洁钢化玻璃。

本发明的另一目的在于，可以利用钢化过程中必须经过700℃瞬时高温处理，从而实现玻璃表面纳米二氧化钛膜层的更加牢固和光催化活性的提高。

钢化玻璃由于它的强度高、不易破碎、安全等特点，主要应用于建筑和汽车等领域，实现其自清洁性质是有意义的。

由于钢化过程高温处理的时间短(550～650秒)，纳米材料不能完全结晶，从而不能实现光催化和超亲水的功能。本发明将首先进行具有紫外-可见光活性的纳米涂料预结晶(即是在制备涂料的前驱体之一，即二氧化钛溶胶时制备出锐钛矿型二氧化钛)，然后将预结晶的涂料涂敷于玻璃表面，利用钢化玻璃制备过程中必须经过700℃瞬时高温处理的条件快速形成结晶，在钢化的同时实现玻璃表面的超亲水性能和光催化活性性能的提高。纳米自清洁膜层经过瞬时高温后将更加牢固，提高了自清洁涂层的使用寿命。